缺陷监控分析系统及方法与流程

本发明涉及半导体器件制造工艺领域，特别是指一种缺陷监控分析方法。

背景技术：

随着半导体制造技术尺寸的不断缩小，制造工艺也越来越复杂，晶圆的制造和封装是个涉及几百步工艺的相当长而复杂的过程，这些步骤绝不可能每次都完美进行，污染和材料的变化将结合到工艺中造成晶圆的缺陷损失。维持及提高工艺和产品的良品率对半导体工业至关重要。在晶圆制造工艺中，缺陷已成为制约良率提升的关键。晶圆的缺陷包含很多种，比如短路、断路、杂质沾污等。通常，工厂将在工艺的三个主要点监测，分别是晶圆制造工艺完成时、晶圆中测后和封装完成时进行终测。

半导体芯片制造由于工艺复杂、生产成本高昂，且随着技术节点的不断下降，对缺陷的敏感性也越来越高；在众多工艺中，由于缺陷而出现制品异常的情况时常出现，要求工程师在处置问题时要快速、高效、及时，那么工程师第一时间拿到缺陷数据成为关键。

在线缺陷监控是芯片生产过程中至关重要的一环，建立合理高效的缺陷检测和调查分析系统是关键。目前缺陷监控主要是通过扫描机台进行扫描，超过设定的晶圆缺陷认定标准后，进行复查，判断缺陷形貌及产生的源头，从而锁定到相应的部门及机台。但此种监控方式存在一定的薄弱点，例如对于随机的小尺寸缺陷基线的上升趋势，由于缺陷特征不明显，且涉及的环节较长，机台较多，锁定发生问题的根源的过程繁琐，需要多个部门同时配合，因此时效性较差。对于发生次数较低的间歇性缺陷，严重的问题机台容易被忽视等问题；且无法对缺陷发生的预见性进行评估，从而降低了缺陷的监控效率，降低了缺陷被及时发现的概率。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于提供一种缺陷监控分析系统,可以及时的发现相关参数变化及可能带来的缺陷影响。

为解决上述问题，本发明所述的一种缺陷监控分析系统，包含两部分模块：

模块一：为已知器件失效问题分析系统，所述的已知器件失效问题分析系统包含制程问题分析系统以及设备问题分析系统，将制程问题中的发现的缺陷与机台参数进行关联，建立内在的联系，形成数据库；

模块二：基线上升趋势问题分析系统，通过将基线上升趋势曲线与机台动作时间点进行对比，找出缺陷发生原因。

进一步的改进是，所述的已知器件失效问题分析系统，在其内部根据设计或制造要求还设定有缺陷的认定标准，用于与实际缺陷进行比对。

进一步的改进是，所述的已知器件失效问题分析系统，在发现缺陷时获取缺陷参数，并将该缺陷参数与内部数据库进行比对，超出缺陷的认定标准时，判定为缺陷，并能及时发出警报。

进一步的改进是，所述的已知器件失效问题分析系统，还能根据缺陷的参数与机台参数的关联性数据，预估缺陷的发生时间，设定缺陷问题发生周期。

进一步的改进是，根据设定的缺陷问题发生周期，在接近周期时间点时，能提前触发预警，否则对制程工艺继续进行持续的监控。

进一步的改进是，所述的基线上升趋势问题分析系统，在制程过程中不断记录基线状态以及机台的参数及时间信息，通过对相应时间点的对比，确认基线状态与当前时间点对应的机台参数，从而进行报警或者预警。

进一步的改进是，所述的机台参数，包括机台的运行状态，以及原材料的供给状态。

本发明所述的缺陷监控分析系统，整合相关工艺参数，通过建立缺陷监控分析系统将缺陷与机台及机台相关参数建立对应关系，设计一种科学有效的监控手段，可以及时的发现相关参数变化及可能带来的缺陷影响，有效减低缺陷发生的概率，提升产品良率。

附图说明

图1是本发明所述的缺陷监控分析系统示意图。

图2是本发明缺陷监控分析系统中的已知器件失效问题分析系统对缺陷进行监控分析的示意图。

图3是本发明缺陷监控分析系统中的基线上升趋势问题分析系统对缺陷进行监控分析的示意图。

具体实施方式

本发明所述的一种缺陷监控分析系统，如图1所示，包含两部分模块：模块一：已知器件失效问题分析系统，以及模块二：基线上升趋势问题分析系统。

模块一：已知器件失效问题分析系统，包含制程问题以及设备问题，将制程问题中的发现的缺陷与机台参数进行关联，建立内在的联系，形成数据库。

所述的制程问题是指在产品制造工艺中，由于工艺上的缺陷，或者工艺上的工序、参数设置不合理说导致的产品缺陷的问题，所述的设备问题是指由于设备本身工作状态不稳定、原材料的供应参数不达标，或者设备本身结构问题所造成的产品缺陷的问题。

模块二：基线上升趋势问题分析系统，通过将基线上升趋势曲线与机台动作时间点进行对比，找出缺陷发生原因。

所述的已知器件失效问题分析系统，在其内部根据设计或制造要求还设定有缺陷的认定标准，用于与实际缺陷进行比对。所述的已知器件失效问题分析系统，在发现缺陷时获取缺陷参数，并将该缺陷参数与内部数据库进行比对，超出缺陷的认定标准时，判定为缺陷，并能及时发出警报。所述的已知器件失效问题分析系统，还能根据缺陷的参数与机台参数的关联性数据，预估缺陷的发生时间，设定缺陷问题发生周期。

根据设定的缺陷问题发生周期，在接近周期时间点时，能提前触发预警，否则对制程工艺继续进行持续的监控。

所述的基线上升趋势问题分析系统，在制程过程中不断记录基线状态以及机台的参数及时间信息，通过对相应时间点的对比，确认基线状态与当前时间点对应的机台参数，从而进行报警或者预警。

如图2所示，是本发明模块一已知器件失效问题分析系统对缺陷进行分析的示意图，在该系统发现某一疑似缺陷的情况后后，立即通过系统内建的数据库，将这一疑似缺陷与数据库中缺陷的判定标准进行比对，若缺陷的各项参数均超出了判定标准，则判定为缺陷，于是发出警报，通知工程师进行处理。若这一疑似缺陷的参数未达到缺陷的判定标准，则判定为正常，不做处理，继续保持对制程过程的监控。

另外一方面，根据已经建立的缺陷的情况与机台参数的关联性数据库，结合产线上的监控情况，能对缺陷发生的时间进行预估，当机台参数的运转参数以及原材料的供应状态接近内部数据库中的某一缺陷发生的是机台参数时，系统能发出预警，警示可能会发生该缺陷状态，并结合机台参数的运转时间线预估出缺陷即将发生的时间，便于工程师及时作出调整。当机台参数还未到达相应的预警值时，则不做处理，继续保持监控。

图3是基线上升趋势问题分析系统的运行示意图，对于基线上升问题，系统内部已经建立了参数曲线的数据库，对基线参数曲线以及机台参数进行了关联处理，当基线上升趋势发生时，跟机台内部数据库进行比对，找出机台参数动作吻合的相应的时间点，就可以锁定相关的机台并报警，可以让工程师尽快找出问题。若找不到相关的时间点，即没有机台参数动作吻合的机台，则滤除该信息，不做处理。

例如，在某一个缺陷检测点测到晶圆上有杂质颗粒的玷污，通过对杂质颗粒的测量，得出该杂质颗粒的尺寸以及杂质的材质类型,如杂质为有机颗粒，尺寸为通过与内置的数据库中缺陷的判定标准进行比对,判定标准为有机颗粒直径超出的判定为缺陷。那么该有机颗粒杂质达到缺陷判定标准，符合缺陷的特征，需要发出报警，则机台发出警报，通知技术人员及时处理。假如机台内数据库对有机颗粒的判定标准为直径超出则为缺陷，那么上述杂质颗粒达不到判定标准，机台则可忽略该杂质颗粒，认为是允许范围内的，不对该杂质颗粒发出警报，继续保持监控。

通过对以往数据进行分析，建立数据库，还可以对缺陷发生的时间进行提前预警。比如，经过对机台参数及缺陷的检测，发现某一机台在其运行参数达到某一区间值时比较容易发生晶圆颗粒沾污的缺陷，由于机台的运行参数随时间的变化可以进行统计，形成曲线数据，这一曲线数据可以被用来进行缺陷的警报。例如，当某一机台的氧气供应压力降低到某一临界数值a时，机台比较容易出现颗粒沾污。因此，通过对机台氧气供应压力的监控，可以提前预警。当机台的氧气供应压力下降，开始有接近数值a时，可以提前发出警报，具体发出警报的时间点可以自行设定，具体根据氧气供应压力的变化速率曲线或者产线的其他指标等，设定提前预警的时间长短，以给技术人员留出足够的反应时间为准，便于技术人员提早做出处理，避免缺陷的发生。当已经发生缺陷时，可以根据机台参数的数据曲线反推出缺陷发生的时间，如调取曲线数据，可以查到氧气供应的压力是在什么时间开始达到临界数值a的，就可以大致估算出缺陷发生的时间。

在实际的工艺中，缺陷的种类是多种多样的，机台的参数更是一个非常复杂的数据，有这种参数，因此，统计出这些参数与缺陷的之间的关系，形成一个数据库，在缺陷发生时能提供查询，便于及时找出缺陷、预警缺陷，对产线的缺陷分析具有非常重要的意义，及时发现或者及时预警缺陷，能有效提高产线对缺陷的检出率，及时解决问题，提高产线的良率。

本发明所述的缺陷监控分析系统，整合相关工艺参数，通过建立缺陷监控分析系统将缺陷与机台及机台相关参数建立对应关系，设计一种科学有效的监控手段，可以及时的发现相关参数变化及可能带来的缺陷影响，有效减低缺陷发生的概率，提升产品良率。

本发明系统适用于任何半导体行业生产过程中的缺陷监控，可以弥补目前监控方式存在的薄弱点。例如对于随机小尺寸缺陷基线上升趋势问题，可以通过上升时间点与机台相关动作时间的比对，第一时间锁定对应机台，提高时效性。

以上仅为本发明的优选实施例，并不用于限定本发明。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。